专利名称：六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制备方法
技术领域：
本发明属于生物医学材料制备技术领域，涉及聚乙交酯-丙交酯微球支架的制备方法，具体涉及一种六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制备方法。
背景技术：
组织工程支架是组织工程的重要组成部分之一，它的作用主要是作为细胞及生物因子的载体以及为新组织提供支撑。骨组织工程支架材料不仅影响种子细胞的生物学特性和培养效率，而且决定移植后能否与受体很好地适应并结合在一起，从而发挥其修复骨缺损的作用。通常骨组织工程支架需具备以下性能(1)优良的降解性能与组织再生速度匹配的降解性能，且在缺损部位完全修复后能够完全降解；(2)三维立体的多孔结构具有三维联通的孔结构，提供足够的空间满足细胞的生长增殖，细胞外基质的沉淀以及必要的营养物质和氧气的传输，血管的长入；(3)适当的机械性能及良好的可加工性能支架与修复组织的机械性能相匹配；(4)支架具备骨传导性能，有利于引导骨组织的长入。骨组织工程支架制备技术国内外近年已有不少专利和文献报道。如中国专利200610035107. 5公开的一种复合三维多孔骨组织工程支架材料及其制备方法和应用；中国专利201010140115.2公开的一种双层仿生软骨组织工程用支架制备方 法；Francis H . Shen 等[Francis H. Shen, Qing Zeng, Qing Lv. Osteogenic differentiation of adipose-derived stromal cells treated with GDF—5 cultured on a novel three-dimensional sintered microsphere matrix. The Spine Journal. 2006. 6. 615-623]报道的用生长分化因子_5处理的脂肪间充质干细胞在新型三维微球支架上的成骨分化；以及 Jiang T 等[Tao JiangiWafaI. Abdel-Fattahj CatoT. Laurencina. In vitro evaluation of chitosan/poly (lactic acid-glycolic acid) sintered microsphere scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 2006. 27. 4894-4903]报道的骨组织工程用壳聚糖/PLGA微球支架。但目前这些研究针对的动物模型的骨缺损范围基本都较小，而临床骨缺损的范围较大，势必要求增大支架材料的尺寸，因此对支架材料的强度、孔隙率等将有更高的要求。聚乙交酯-丙交酯是商业上应用最广范的生物高分子之一，也是最早经过美国食品药品局(简称FDA)认证可用于人体的生物材料之一。六方介孔硅是一种具有优良的载药性能的无细胞毒性、无热致敏性的无机材料，并且具有以下特点，(1)规则均一的孔道结构可以很好的控制药物的吸附和释放曲线；(2)比表面以及孔容积比较大，可以吸附和装载大量的药物；(3)表面具有丰富的硅醇键，有利于表面改性，以便更好的控制药物的载入和释放，因此可以作为一种优良的药物载体。然而，虽然六方介孔硅的载药性能优良，但是存在突释的缺陷，释药时间短。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制备方法。本发明在介孔硅表面包覆聚乙交酯-丙交酯，不仅可以减少介孔硅的突释，延长释药时间，还提高了传统聚乙交酯-丙交酯微球支架的强度，制备出一种同时具有生物降解性、相容性及高强度和高空隙率的骨组织工程支架材料，可以符合较大的临床骨缺损的支架材料的要求，而且还具有载药释药性能，其制备工艺简单，易于产业化。本发明目的通过以下技术方案实现 六方介孔硅增强型聚乙交酯_丙交酯微球支架的制备方法，包括以下步骤
(1)将聚乙交酯-丙交酯溶解于二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；
(2)将六方介孔硅加入到步骤(1)得到的聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，高速搅拌至均勻，得到六方介孔硅与聚乙交酯_丙交酯的均质混合液；
(3)将聚乙烯醇溶于去离子水中，超声至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(4)将步骤(2)得到的六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液缓慢地加入步骤(3) 得到的聚乙烯醇溶液中，搅拌至完全固化，高速离心，去离子水洗涤3、次，冷冻干燥，得到聚乙交酯-丙交酯微球；
(5)用脱模剂均勻地涂拭铜质模具的表面，将步骤(4)得到的聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加热到80 120°C后保温4 8h，冷却至室温，从模具中取出，制得六方介孔硅增强型聚乙交酯_丙交酯微球支架。本发明步骤(1)中，所述聚乙交酯-丙交酯和二氯甲烷的质量体积比为0. Γ0. 3g/
mLo本发明步骤(2)中，所述六方介孔硅和聚乙交酯-丙交酯的质量比为(0.广0.6)
Io本发明步骤(3)中，所述聚乙烯醇和去离子水的质量体积比为0. 0Γ0. 02g/mL ；所述超声的功率为10(T200W，时间为广2h。本发明步骤(4)中，所述。所述六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液和聚乙烯醇溶液的体积比为(2、)100。本发明步骤(5)中，所述脱模剂为聚乙二醇-200。本发明步骤(2)中，所述高速搅拌的转速彡2000r/min，时间为20 40min。本发明步骤(4)中，所述搅拌的转速为200 500r/min，时间为15 30h ；所述高速离心的转速为150(T2500r/min，时间为5 IOmin ；所述冷冻干燥的温度为-45 _35°C，时间为45 50h。本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果
(1)制备的微球支架强度高、孔隙率高，抗压强度好；
(2)制备的微球支架具有三维连通的孔结构，有利于细胞黏附增殖；
(3)制备的微球支架作为骨组织工程支架，具有良好的生物相容性和降解性；
(4)制备工艺简单，对设备要求较低，实验原料价格低廉，利于产业化。
图1为本发明实施例1制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯_丙交酯微球支架的扫描电镜(简称SEM)图。
图2为本发明实施例1制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球的SEM图。图3为本发明实施例2制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球的SEM图。图4为本发明实施例2制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球表面的能谱(简称=EDS)图谱。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步解释说明，但是本发明要求保护的范围并不限于此。实施例1
将Ig聚乙交酯-丙交酯溶解于IOmL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；将0. Ig六方介孔硅缓慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以4000r/min 高速搅拌20min至均勻，得到六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯的均质混合液；将IOg聚乙烯醇溶于IOOOmL去离子水中，超声分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；将IOmL六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液缓慢地加入500mL聚乙烯醇溶液中，以200r/min的速度搅拌30h至完全固化，1500r/min速度离心lOmin，去离子水洗涤3次，_45°C冷冻干燥45h，得到聚乙交酯-丙交酯微球；用聚乙二醇-200 (简称PEG)均勻地涂拭铜质模具的表面，将聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加热到80°C后保温8h，冷却至室温，从模具中取出，制得六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架。由图1可以看出，实施例1制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架中，微球粘结在一起，且孔结构均勻连通。这样的支架结构有利于细胞的增殖。采用美国hstron 5567型万能实验机测定支架的机械性能，经测定，其抗压强度为 6. 98 士 0. 53MPa，抗压模量为 251. 34 士 32. 47MPa。由图2可以看出，实施例1制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球球形度较好，微球的粒度在400 μ m左右，且表面粗糙，有利于细胞的黏附。实施例2
将3g聚乙交酯-丙交酯溶解于IOmL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；将1. Sg六方介孔硅缓慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以2000r/min 高速搅拌40min至均勻，得到六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯的均质混合液；将20g聚乙烯醇溶于IOOOmL去离子水中，超声分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；将IOmL六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液缓慢地加入125mL聚乙烯醇溶液中，以500r/min的速度搅拌IOh至完全固化，2500r/min速度离心5min，用去离子水洗涤4次，_35°C冷冻干燥50h， 得到聚乙交酯-丙交酯微球；用PEG均勻地涂拭铜质模具的表面，将聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加热到120°C后保温4h，冷却至室温，从模具中取出，制得六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架。由图3可以看出，实施例2制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球表面极为粗糙，有颗粒状的凸起，对于细胞的黏附十分有利。由图4可以看出，实施例2制备的六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球表面的主要元素有Si、0、C，说明微球表面的颗粒凸起主要是由六方介孔硅颗粒构成。实施例3将3g聚乙交酯-丙交酯溶解于15mL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；将1. 5g六方介孔硅缓慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以3000r/min 高速搅拌30min至均勻，得到六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯的均质混合液；将5g聚乙烯醇溶于300mL去离子水中，超声分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；将15mL六方介孔硅与聚乙交酯_丙交酯均质混合液缓慢地加入300mL聚乙烯醇溶液中，以400r/min的速度搅拌 20h至完全固化，2000r/min速度离心8min，去离子水洗涤4次，_40°C冷冻干燥48h，得到聚乙交酯_丙交酯微球；用PEG均勻地涂拭铜质模具的表面，将聚乙交酯_丙交酯微球填充到模具中，加热到100°C后保温6h，冷却至室温，从模具中取出，制得六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架。
实施例4
将0. 8g聚乙交酯-丙交酯溶解于5mL 二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；将0. 2g六方介孔硅缓慢加入到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，以3500r/min 高速搅拌30min至均勻，得到六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯的均质混合液；将1. 2g聚乙烯醇溶于IOOmL去离子水中，超声分散至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；将5mL六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液缓慢地加入IOOmL聚乙烯醇溶液中，以500r/min的速度搅拌15h至完全固化，2000r/min速度离心7min，去离子水洗涤3次，-40°C冷冻干燥48h，得到聚乙交酯_丙交酯微球；用PEG均勻地涂拭铜质模具的表面，将聚乙交酯_丙交酯微球填充到模具中，加热到90°C后保温7h，冷却至室温，从模具中取出，制得六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架。
权利要求
1.六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将聚乙交酯-丙交酯溶解于二氯甲烷中，得到聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液；(2)将六方介孔硅加入到步骤(1)得到的聚乙交酯-丙交酯的二氯甲烷溶液中，高速搅拌至均勻，得到六方介孔硅与聚乙交酯_丙交酯的均质混合液；(3)将聚乙烯醇溶于去离子水中，超声至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；(4)将步骤(2)得到的六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液缓慢地加入步骤(3) 得到的聚乙烯醇溶液中，搅拌至完全固化，高速离心，去离子水洗涤，冷冻干燥，得到聚乙交酯_丙交酯微球；(5)用脱模剂均勻地涂拭铜质模具的表面，将步骤(4)得到的聚乙交酯-丙交酯微球填充到模具中，加热到80 120°C后保温4 8h，冷却至室温，从模具中取出，制得六方介孔硅增强型聚乙交酯_丙交酯微球支架。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚乙交酯-丙交酯和二氯甲烷的质量体积比为0. Γ0. 3g/mL。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述六方介孔硅和聚乙交酯-丙交酯的质量比为(0.广0.6) :1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述聚乙烯醇和去离子水的质量体积比为0. ΟΓΟ. 02g/mL ；所述超声的功率为10(T200W，时间为广2h。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述六方介孔硅与聚乙交酯-丙交酯均质混合液与聚乙烯醇溶液的体积比为(2、)100。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述脱模剂为聚乙二醇-200。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高速搅拌的转速彡 2000r/min,时间为 20 40min。
8.根据权利要求广7之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述搅拌的转速为200 500r/min，时间为15 30h ；所述高速离心的转速为150(T2500r/min，时间为 5 IOmin ；所述冷冻干燥的温度为-45 _35°C，时间为45飞Oh。
全文摘要
本发明公开了一种六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架的制备方法，包括以下步骤将聚乙交酯-丙交酯溶于二氯甲烷中，向其中加入六方介孔硅，高速搅拌，得到均质混合液，再加入聚乙烯醇溶液，搅拌至完全固化，高速离心，洗涤，冷冻干燥，得到聚乙交酯-丙交酯微球；将聚乙交酯-丙交酯微球填充到预先用脱模剂处理的模具中，加热并保温，冷却后制得六方介孔硅增强型聚乙交酯-丙交酯微球支架。本发明的工艺简单可行，制备的微球支架具有一定孔径和空隙率，具有三维连通的多孔结构，且孔结构均匀，抗压强度好，具有良好的生物相容性及降解性，可用于骨组织的缺损修复和重建。
文档编号A61L27/18GK102284085SQ20111024344
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者魏坤, 魏欣苗 申请人:华南理工大学